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Ieri i giornalisti hanno appreso dall'Istituto di fisica dell'Accademia cinese delle scienze che un gruppo di ricerca scientifica cinese ha scoperto sulla luna un cristallo minerale ricco di molecole d'acqua e ammonio nei campioni lunari riportati da Chang'e 5. Questa scoperta segna la prima volta che viene trovata acqua molecolare nel suolo lunare restituito e rivela le vere forme delle molecole di acqua e ammonio sulla Luna.

La scoperta di minerali idrati sulla superficie lunare segna un importante passo avanti nello studio dell’acqua lunare e dell’ammonio e fornisce anche nuove possibilità per lo sviluppo e l’utilizzo delle risorse lunari in futuro. I risultati rilevanti sono stati pubblicati online su Nature Astronomy.

La presenza o meno di acqua sulla Luna è da decenni una questione fondamentale nella ricerca scientifica lunare e nell’utilizzo delle risorse. Storicamente, nel suolo lunare raccolto dalle missioni Apollo non sono stati trovati minerali idrati, il che ha portato la comunità scientifica a credere che la Luna fosse un deserto arido. Solo negli ultimi anni una serie di missioni di telerilevamento hanno scoperto prove dell’esistenza di acqua lunare nelle aree permanentemente in ombra dei poli lunari e in alcune aree illuminate della Luna. Utilizzando una tecnologia di caratterizzazione altamente sensibile, gli esseri umani hanno successivamente scoperto "acqua" (idrossile OH-) dell'ordine di PPM (parti per milione) in alcuni campioni Apollo. Finora non è stata trovata alcuna prova conclusiva dell’esistenza di molecole d’acqua nel suolo lunare restituito. Anche la forma di esistenza dell'acqua molecolare sulla superficie lunare è sconosciuta.

Questa ricerca è stata completata in collaborazione con i ricercatori Chen Xiaolong dell'Istituto di fisica, Accademia cinese delle scienze, il ricercatore associato Jin Shifeng e lo studente di dottorato Hao Munan, il professore associato Guo Zhongnan dell'Università di Scienza e Tecnologia di Pechino, l'ingegnere Yin Bohao di Tianjin Università e ricercatore Ma Yunqi del Qinghai Salt Lake Institute, Accademia cinese delle scienze.

Attraverso la diffrazione da cristallo singolo ad alta precisione e l'analisi chimica, i ricercatori hanno determinato che la formula molecolare del minerale è (NH4, K, Cs, Rb) MgCl3·6H2O, che è un minerale idratato.

Foto e composizione dell'ULM-1. a. Fotografia del campione di terreno CE5, b. Fotografia del cristallo singolo ULM-1, c. Spettro EPMA, e.

La sua struttura contiene fino a sei acque cristalline e il rapporto di massa delle molecole d'acqua nel campione arriva fino al 41%.

Struttura cristallina e densità di carica di ULM-1.

Gli spettri infrarossi e Raman possono osservare chiaramente i picchi di vibrazione delle molecole d'acqua e dell'ammonio e l'analisi della densità di carica può distinguere l'idrogeno nelle molecole d'acqua.

Chen Xiaolong ha affermato che la struttura cristallina di questo minerale è la stessa di un raro minerale di cratere vulcanico scoperto sulla Terra negli ultimi anni. Sulla Terra, il minerale si forma dall'interazione del basalto caldo con gas vulcanici ricchi di acqua e ammoniaca, suggerendo una stretta connessione tra l'acqua lunare e l'attività vulcanica.

Per garantire l'accuratezza di questi risultati, i ricercatori hanno condotto rigorose analisi chimiche e degli isotopi del cloro (37Cl/35Cl). I dati sperimentali mostrano che la composizione isotopica di Cl di questo minerale è significativamente diversa da quella dei minerali terrestri. Il suo valore δ37Cl arriva fino al 24‰, che è coerente con i minerali sulla Luna.

Distribuzione degli isotopi del cloro in diversi materiali terrestri ed esoplanetari.

L'analisi della composizione chimica del minerale e delle condizioni di formazione ha ulteriormente escluso la contaminazione terrestre o lo scarico di razzi come fonte dell'idrato. L'esistenza di questo minerale esaidrato costituisce un vincolo importante sulla composizione dei gas vulcanici lunari. Sulla base dell’analisi termodinamica, il limite inferiore del contenuto di acqua nei gas vulcanici lunari a quel tempo era equivalente all’attuale vulcano Lengai più secco sulla Terra, il che è di grande importanza per la nostra comprensione dell’evoluzione della Luna. I risultati rivelano una complessa storia di degassamento vulcanico sulla Luna.

Vincoli sulla fugacità dell'acqua nei gas vulcanici lunari mediante cristallizzazione ULM-1.

La scoperta di questo minerale idratato ha rivelato anche una possibile forma di molecole d'acqua sulla Luna: i sali idratati. A differenza del ghiaccio d'acqua volatile, questo idrato è molto stabile alle alte latitudini della Luna (sito di campionamento Chang'e 5). Ciò significa che questo sale idrato stabile può esistere anche nella vasta area lunare illuminata dal sole, offrendo prospettive più ampie per l’utilizzo e l’esplorazione delle risorse lunari.

Il ricercatore associato Jin Shifeng e Hao Munan sono i co-primi autori e il ricercatore Chen Xiaolong è l'autore corrispondente. Il Centro di esplorazione lunare e ingegneria spaziale ha fornito campioni di suolo lunare (CE5C0400) per questo studio.

Autore: Xu Qimin

Testo: Xu Qimin Immagini: fornite dall'intervistato Redattore: Xu Qimin Redattore: Ren Quan

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